复杂结构件数控编程加工特征用户自定义方法

加工特征是实现复杂结构件高效、高质量数控编程的有效手段,但是同一类加工特征只是几何形状和加工工艺相似,并不完全相同。如何适应不同的企业资源与工艺水平、不同类型的复杂结构件进行加工特征定义是基于加工特征进行自动数控编程的一个难题。针对以上难题,本文提出了一种复杂结构件数控编程加工特征用户自定义方法,基于全息属性面边图表达加工特征几何信息,给出了具有一定柔性的加工特征几何信息定义方法,基于语义与规则建立加工特征工艺信息及其与几何信息之间的关联关系,实现了由用户根据企业的制造资源、零件结构和工艺人员的编程习惯等因素自定义加工特征。根据本文提出的方法开发了飞机复杂结构件加工特征用户自定义及自动编程系统,已成功应用于国内某大型航空制造企业的飞机结构件数控编程,经过多项飞机结构件测试,本文提出的方法特征识别正确率平均达到97%。     

基于特征的飞机结构件加工工艺知识编辑器研究

针对飞机结构件零件尺寸大、加工特征类型数目多,零件结构复杂、包含大量自由曲面和相交特征,薄壁易变形及精度要求高等特点引起的加工工艺决策难点,提出了基于特征与MKE的飞机结构件工艺决策方法。首先对商业软件NX系统的MKE技术进行了调研分析,在此基础上构建了基于特征的飞机结构件加工工艺知识编辑器框架,基于CATIA V5开发了具有用户界面友好的加工工艺知识编辑器,在特征识别的基础之上,通过调用工艺规则模板库、刀具库、用户自定义信息等完成工艺决策。应用表明,该方法能够有效提高工艺决策系统的灵活性以及飞机结构件数控编程效率。     

复杂曲面边界槽五座标数控加工的刀位计算

以两种较简单的加工──交线及底曲面的刀位计算结果产生槽加工的刀位数据。提出了刀具位置边界槽及基于边界槽的刀位计算方法。该算法中刀心位置由底面加工的刀心轨迹相对边界槽裁剪而得;刀轴矢量由边界槽空间网格划分产生。提出并证明了用于获得无干涉的和均匀变化的刀轴矢量的空间网格划分的准则。本文算法可对带岛屿及复杂曲面边界的槽进行五座标数控加工的刀位计算。     

复杂通道类零件五坐标加工全局干涉处理方法

 针对复杂通道类零件五坐标端铣加工中全局干涉问题,提出一种基于临界约束与临界位置精细化的干涉处理方法。通过分析刀杆碰撞干涉特点,以切触点处垂直于走刀方向平面与被加工曲面交线为基础,计算刀具的初始临界位置。在零件坐标系下,建立自动编程刀具轮廓函数,基于初始临界位置,选定与刀具临近点集。在刀具坐标系下,采用距离监视的方法计算点集到临界刀轴的距离,判断干涉点集,计算与之对应的刀具旋转角度集,选取最大的旋转角,从而确定出无干涉刀轴矢量。算例结果表明,该方法能够快速确定干涉检测范围,准确生成无干涉刀位轨迹。     

环面工具加工叶根过渡曲面的刀位可行域

利用环面工具加工过渡曲面时经常发生整体干涉,主要原因是缺乏对复杂环面工具加工复杂曲面时刀位可行域的研究。虽然采用常规的优化方法在大范围内对可行刀位进行搜索是可行的,但是需要耗费大量时间。为了避免刀具与过渡曲面的干涉并同时提高加工效率,研究了一种更加符合此区域结构特点的刀位优化算法,使得叶根过渡曲面得以无干涉地整体宽行加工。通过对典型叶根过渡曲面的可行刀位进行研究,发现其可行域形状为盾形,且行宽最大的刀位位于该盾形区域的两个底部边界上,有时位于该边界的端点上。根据该原理提出一种最优刀位搜索方法——沿着盾形区域底部边界搜索,应用最优化的刀位可行域以获得高的加工效率。以某航空发动机叶片的叶根过渡曲面为例进行了刀位优化计算、仿真和加工实验,验证了该方法在叶根过渡曲面加工中的有效性。     

基于特征的数控编程技术在航空企业的推广应用

针对国内航空企业飞机结构件数控编程中存在的重复工作量大、效率低、质量不稳定、规范性差等问题,通过面向多主机厂推广基于特征的数控编程技术,切实提高飞机结构件数控编程的效率与质量.首先概述了基于特征的快速程编(FBM NUAA)系统的整体架构,并且介绍了基于特征的数控编程技术在多家主机厂中的推广与应用情况,以及前期推广中遇到的问题,并提出了解决方案.根据多主机厂多机型过百项飞机结构件的实际应用结果表明采用基于特征的快速程编系统进行数控编程,刀轨平均自动生成率超过90％,编程时间较传统编程方式平均缩短70％以上.     

飞机数字化柔性装配关键技术及其发展

飞机由几万甚至几十万个零部件组成,在结构上划分为机身、机翼、垂直尾翼、水平尾翼、襟翼、副翼、升降舵、发动机舵、舱门、口盖等.飞机的结构尺寸大,外形复杂,其结构件主要是钣金件或复合材料壁板件组成的薄壳结构,特点是形状复杂、连接面多、工艺刚性小,在加工、装配过程中都会产生变形.     

飞机结构件快速数控加工编程系统

<正>本文提出了快速数控编程系统框架及其关键技术,并针对飞机结构件的结构及其工艺特点,建立并开发一套集特征自动识别、刀具与切削参数自动选取、工艺方案自动规划、加工单元自动构造与优化等核心技术的快速数控编程系统。     

钛合金飞机结构件切削技术发展趋势

为满足隐身、长寿命以及结构轻量化等方面的性能要求,钛合金结构件在现代飞机设计中被大量应用(如图1所示).钛合金飞机结构件主要包括框、梁、壁板等,主要有轮廓尺寸大、槽腔多、槽腔深、壁薄且通常具有变斜角理论曲面等结构特点,数控加工时材料去除率高达90％ ～95％,薄壁、深槽腔特征占80％以上,为典型的弱刚性结构,加工状态极不稳定.     

基于MBD的数字化零件检测技术研究

为了提高零件的检测效率,保证零件质量,研究总结了典型飞机结构件的典型检测特征,提出了基于MBD的检测数据模型,并在Catia下使用CAA进行二次开发,实现了MBD检测数据模型的自动生成和数据的自动提取。研究实现了针对曲面轮廓度检测特征的测量点自动生成算法,并自动转为DMIS格式的测量程序,可供三坐标测量机直接读取,实现从检测特征提取到检测设备运行的自动化。最终可对零件的检测结果做出评价。     

基于航空结构件制造特征的CAPP系统的检索算法研究

飞机结构件是机体骨架的重要组成部分,其制造工艺复杂,在CAPP系统中进行目标识别还存在较大困难。对常见的飞机结构件进行分类,从机械制造工艺的角度,归纳出六种制造特征,构建基于航空结构件制造特征的CAPP系统;在VC++6.0环境下,设计符合OPITZ标准的基于制造特征的编码系统,完成对目标零件的特征编码;设计用于目标零件与实体库零件之间进行特征识别的分步检索算法,实现目标零件与实体库零件的制造特征相似性对比。以某机型中含44个槽特征的框类零件为例,通过该算法程序进行特征自动识别,自动识别数为40个,自动识别率达到91%。结果表明:该算法可以在CAPP系统中进行识别,是正确且可行的。     

飞机整体壁板广义槽分层识别方法及其实现算法(英文)

To automatically obtain a machining area in numerical control （NC） programming, a data model of generalized pocket is established by analyzing aircraft integral panel characteristics, and a feature recognition approach is proposed. First, by reference to the practical slice-machining process of an aircraft integral panel, both the part and the blank are sliced in the Z-axis direction; hence a feature profile is created according to the slicing planes and the contours are formed by the intersection of the slicing planes with the part and its blank. Second, the auxiliary features of the generalized pocket are also determined based on the face type and the position, to correct the profile of the pocket. Finally, the generalized pocket feature relationship tree is constructed by matching the vertical relationships among the features. Machining feature information produced by using this method can be directly used to calculate the cutter path. The validity and practicability of the method is verified by NC programming for aircraft panels.     

基于特征的蒙皮镜像铣加工残区刀轨优化方法

镜像铣加工装备及其加工工艺是蒙皮零件加工的有效手段,其特殊工艺对加工刀轨提出了等步距、无交叉、无抬刀且无残留等特殊要求。针对蒙皮零件加工特征的复杂形状,在满足等步距、无抬刀、无交叉的条件下对加工残留区域进行刀轨优化是一个难题。为解决以上难题,本文提出了一种基于特征的蒙皮镜像铣加工残区刀轨优化方法。该方法基于特征将蒙皮零件的工艺信息与几何信息相关联,自动提取加工特征的加工面及其对应的刀轨,将刀轨分割成若干段子刀轨,并构建子加工区域,再利用布尔并运算得到最终可加工区域。然后对加工面区域与最终可加工区域求布尔差识别出加工残留区域,并根据加工残区位置自适应生成满足蒙皮镜像铣特殊要求的优化刀轨。以典型复杂蒙皮零件验证本文提出的方法,结果表明,基于特征的蒙皮镜像铣加工残区刀轨优化方法可自动识别加工残区,并生成满足蒙皮镜像铣特殊要求的加工残区优化刀轨,为提高蒙皮零件数控编程效率提供技术支撑。     

一种民用飞机结构建模方法研究与应用

民用飞机结构设计过程中,结构建模占用了设计人员大量的时间与精力,如何快速完成结构建模是提升结构设计效率的关键之一,基于CATIA 二次开发技术,提出一种民用飞机结构快速建模方法。在分析总结常用民用飞机结构数模的基础上,将常用零件模型分解为典型加工特征的组合;针对每个特征,创建为CATIA知识模板,并集成为结构特征模板库;同时,采用CAA 二次开发技术,设计可视化操作界面用于特征模板库调用;通过模拟减材加工过程逐个调用加工特征模板,完成结构模型创建;以下陷特征为例,对比分析传统布尔操作建模方法与本文建模方法的建模效率与质量。结果表明：该建模方法能够显著提高结构建模效率和质量。     

工序模型驱动的航空发动机零件机加夹具变型设计方法

航空发动机新机研制过程中设计更改频繁,导致机加夹具修改工作量大。为提高机加夹具设计对航空发动机零件设计变更的响应速度,基于产品主模型思想,提出了一种工序模型驱动的航空发动机零件机加夹具变型设计方法。通过分析航空发动机零件机加夹具的设计特点,明确航空发动机零件机加夹具结构与机加工序模型装夹特征之间的关联关系,在此基础上构建航空发动机零件机加夹具变型设计主模型;通过设计同构零件装夹特征映射算法,将工序模型与夹具变型设计主模型中的装夹特征自动关联,实现工序模型与夹具变型设计主模型之间的设计参数联动;针对夹具结构中各类元件的资源特性,给出了不同类型夹具元件的变型策略,以提高夹具变型设计中各类元件资源的重用水平。最后,以铣削机匣外型面的夹具为例,验证了本文所提方法的可行性。     

飞机整体壁板智能数控编程系统

结合飞机整体壁板结构特点、典型加工工艺路线.针对目前数控编程中存在的问题,对智能数控编程相关技术作了一定的探索.主要内容包括飞机整体壁板智能数控编程系统结构建立、数控加工知识综合表示、广义槽加工单元分层识别、基于几何特性加工刀具自动选取、基于知识推理的加工自动排序等.最后应用上述技术开发了飞机整体壁板快速数控编程系统.     

基于DELMIA的飞机三维装配工艺设计与仿真

针对我国航空制造业当前装配工艺规划与设计的现状,开展了基于DELMIA进行飞机三维装配工艺设计与仿真方法的研究,对三维装配工艺设计与仿真的关键技术进行了重点分析,包括三维工艺组件划分、装配生产线布局规划、基于知识的装配工艺规划,以及装配仿真中的装配干涉检查、人机工效仿真,并通过某型飞机机翼装配对三维工艺设计与仿真进行了应用验证。     

Process-scheme-driven N C machining cell for automatic construction of aircraft structural parts

In order to enhance the NC programming efficiency and quality of aircraft structural parts （ASPs）, an intelligent NC programming pattern driven by process schemes is presented. In this pattern, the NC machining cell is the minimal organizational structure in the technological process, consisting of an operation machining volume cell, and the type and parameters of the machining operation. After the machining cell construction, the final NC program can be easily obtained in a CAD/CAM system by instantiating the machining operation for each machining cell. Accordingly, how to automatically establish the machining cells is a key issue in intelligent NC program- ming. On the basis of the NC machining craft of ASP, the paper aims to make an in-depth research on this issue. Firstly, some new terms about the residual volume and the machinable volume are defined, and then, the technological process is modeled with a process scheme. Secondly, the approach to building the machining cells is introduced, in which real-time complement machining is mainly considered to avoid interference and overcutting. Thirdly, the implementing algorithm is designed and applied to the Intelligent NC Programming System of ASP. Finally, the developed algorithm is validated through two case studies.     

飞机自动制孔离线编程数据准确提取技术

针对目前飞机组部件自动制孔离线编程人工参与程度高、效率低,质量问题无法预防的现状,提出了基于数据库及标签定义的准确离线编程技术.根据飞机自动制孔的工艺特点,制定了离线编程流程.根据离线编程数据需求,建立了编程数据库.结合数据库以及MBD模型,制定了自动制孔标准件、叠层、厚度、工艺参数等信息提取规则,利用DELMIA中标...